CAN发送JSON数据

CAN发送JSON数据

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前言

在硬件系统中通过 CAN 总线发送 JSON 数据，需要结合 CAN 总线的通信特性（如数据帧结构、传输长度限制）和 JSON 数据的格式特点，解决数据分片、格式适配、校验等问题。以下是具体实现思路和步骤：

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一、核心问题与前提

1、CAN 总线的数据限制

标准 CAN（ISO 11898-2）单帧最大数据长度为8 字节，扩展 CAN（CAN FD）支持最大64 字节数据（需硬件支持）。
JSON 数据是文本格式（如{“temp”:25.5,“hum”:60}），通常长度超过 8 字节，需分片传输

2、硬件基础

需具备 CAN 通信能力的硬件：如带 CAN 控制器的 MCU（STM32、PIC、TI C2000 等）+ CAN 收发器（TJA1050、SN75176 等）。
软件层面：需 CAN 驱动（配置波特率、帧格式）和 JSON 处理库（如 C 语言的cJSON、C++ 的nlohmann/json）。

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二、实现步骤

1. JSON 数据的序列化（发送端）

将硬件中的传感器数据（如温度、电压、状态）封装为 JSON 对象，并转换为字符串（字节流）。
例：传感器数据temp=25.5℃、hum=60%，JSON 对象为：

{
   
   "device":"sensor1","data":{
   
   "temp":25.5,"hum":60,"status":1}}

2. 数据分片（关键步骤）

由于 JSON 字符串长度可能超过单帧 CAN 数据长度，需按 CAN 帧最大容量分片，并添加帧头信息（用于接收端重组）。
分片帧格式设计（以标准 CAN 8 字节为例）：

若用 CAN FD（64 字节），数据部分可扩展至 61 字节，减少分片数量。
帧头作用：区分普通 CAN 帧和 JSON 分片帧，避免混淆。

3. CAN 帧发送

发送端按分片顺序，依次将每个分片封装为 CAN 数据帧（包含帧 ID，需双方约定），通过 CAN 控制器发送到总线。
示例（假设 JSON 字符串共 18 字节，分 3 帧发送，标准 CAN 8 字节帧）：
原始 JSON 字符串（字节流）：0x7B 22 64 65 76 69 63 65 22 3A 22 73 65 6E 73 6F 72 31（共 18 字节）
分片 1：帧头0xAA + 总帧数0x03 + 当前帧0x00 + 数据0x7B 22 64 65 76（前 5 字节）
分片 2：帧头0xAA + 总帧数0x03 + 当前帧0x01 + 数据0x69 63 65 22 3A（中间 5 字节）
分片 3：帧头0xAA + 总帧数0x03 + 当前帧0x02 + 数据0x22 73 65 6E 73（剩余 8 字节中的前 5 字节，不足补 0 或忽略）

4. 接收端处理

帧过滤：通过 CAN 帧 ID 和帧头0xAA识别 JSON 分片数据。
数据重组：根据 “总帧数” 和 “当前帧序号”，将分片数据按顺序拼接为完整 JSON 字符串。
JSON 解析：使用 JSON 库解析字符串，提取有效数据（如temp=25.5）。

5. 校验与可靠性设计

CRC 校验：在分片数据末尾添加 CRC 校验码（如 2 字节），接收端验证数据完整性（需压缩数据部分长度，如标准 CAN 帧中数据 + CRC 共 6 字节）。
重传机制：若接收端发现丢帧（序号不连续），通过特定 CAN 帧（如应答帧）请求发送端重传。
超时处理：发送端未收到接收端的 “完整接收确认帧” 时，超时后重传所有分片。

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三、硬件与软件选型

1.硬件

MCU：STM32F103（自带 CAN 控制器）、PIC18F4580 等。
CAN 收发器：TJA1050（兼容 5V/3.3V）、ISO1050（隔离型，抗干扰）。

2.软件

CAN 驱动：使用 MCU 厂商提供的 HAL 库（如 STM32 HAL_CAN）或底层寄存器配置。
JSON 库：
C 语言：cJSON（轻量，适合嵌入式）；

四、示例代码片段（简化）

1.发送端（C 语言，基于 STM32 + cJSON + CAN）

#include "cjson/cJSON.h"
#include "can.h"